Os pesquisadores de Johns Hopkins descobrem o grupo de pilhas de nervo na pele responsável para o toque activo do `'

Trabalho com os ratos genetically projetados -- e especialmente suas suiças -- Os pesquisadores de Johns Hopkins relatam que identificaram um grupo de pilhas de nervo na pele responsável para o que chamam “toque activo,” uma combinação de movimento e de sentimento sensorial necessários para navegar o mundo externo. A descoberta deste mecanismo sensorial básico, descrita o 20 de abril em linha no Neurônio do jornal, avança a busca para melhores próteses “espertas” para povos, uns que fornecem um feedback sensorial mais natural ao cérebro durante o uso.

Estude o líder Daniel O'Connor, Ph.D., professor adjunto da neurociência na Faculdade de Medicina da Universidade Johns Hopkins, explique que sobre as várias décadas passadas, os pesquisadores acumularam uma riqueza do conhecimento sobre o sentido de toque. “Você pode abrir livros de texto e para ler tudo sobre os tipos diferentes de sensores ou de pilhas do receptor na pele,” diz. “Contudo, quase tudo que nós sabemos é das experiências onde a estimulação tátil foi aplicada à pele estacionária--ou seja toque passivo.”

Tal “toque passivo,” O'Connor adiciona, não é como os seres humanos e outros animais exploram normalmente seu mundo. Por exemplo, diz, os povos que entram em uma sala escura puderam procurarar por um interruptor da luz activamente sentindo a parede com suas mãos. Para dizer se um objeto é duro ou macio, precisariam provavelmente de pressioná-lo com seus dedos. Para ver se um objeto é liso ou áspero, fariam a varredura de seus dedos para a frente e para trás através da superfície de um objeto.

Cada Um destes formulários do toque combinou com o movimento, diz, é uma maneira activa de explorar o mundo, um pouco do que esperando para ter um estímulo do toque apresentado. Cada um igualmente exigem a capacidade para detectar a posição relativa de uma parte do corpo no espaço, uma capacidade conhecida como o proprioception.

Quando alguma pesquisa sugerir que as mesmas populações de pilhas de nervo, ou de neurônios, possam ser responsáveis para detectar o proprioception e tocar em necessário para esta integração do sensorial-motor, se esta era verdadeira e que os neurônios realizam este repto foram pela maior parte desconhecidos, O'Connor diz.

Para encontrar mais, O'Connor e sua equipe desenvolveram um sistema experimental com ratos que permitiram que gravassem sinais elétricos dos neurônios específicos posicionados na pele, durante o toque e o movimento.

Os pesquisadores realizaram este, relatam, trabalhando com membros de um laboratório conduzido por David Ginty, Ph.D., um membro da faculdade anterior da Universidade Johns Hopkins, agora na Faculdade de Medicina de Harvard, para desenvolver ratos genetically alterados. Nestes animais, um tipo de neurônio sensorial na pele chamada afferents de Merkel foi transformado de modo que respondessem ao toque -- seu estímulo “nativo”, e um documentado por muito tempo na pesquisa precedente -- mas igualmente à luz azul, que descascam as pilhas de nervo não respondem normalmente a.

Os cientistas treinaram os roedores para ser executado em uma escada rolante rato-feita sob medida que tivesse um pólo pequeno anexado à parte dianteira que foi motorizada para se mover para lugar diferentes. Antes Que os ratos começaram ser executado, os pesquisadores usaram seu sistema sensibilizado toque-e-luz para encontrar as suiças único animal de Merkel aferente próximo de um cada e usaram um eléctrodo para medir os sinais elétricos deste neurônio.

Bem como seres humanos use suas mãos para explorar o mundo com o toque, ratos usam suas suiças, explica O'Connor. Conseqüentemente, como os animais começaram a ser executado na escada rolante, moveram suas suiças para a frente e para trás em um movimento que os pesquisadores chamassem “bater exploratório.”

Usando uma câmera de alta velocidade focalizada nas suiças dos animais, os pesquisadores tomaram quase 55.000.000 quadros do vídeo quando os ratos foram executado e bateram. Usaram então a computador-aprendizagem de algoritmos separar os movimentos em três categorias diferentes: quando os roedores não estavam batendo ou em contacto com o pólo; quando estavam batendo sem o contacto; ou quando estavam batendo contra o pólo.

Conectaram então cada um destes movimentos -- usar os instantâneos video capturou 500 vezes cada segundo -- aos sinais elétricos que vêm dos afferents azul-luz-sensíveis do Merkel dos animais.

Os resultados mostram que os afferents de Merkel produziram potenciais de acção -- os pontos elétricos que os neurônios se usam para comunicar um com o otro e o cérebro -- quando suas suiças associadas contactaram o pólo. Que encontrar não era particularmente surpreendente, O'Connor diz, devido ao papel bem conhecido destes neurônios no toque.

Contudo, diz, os afferents de Merkel igualmente responderam robusta quando se estavam movendo no ar sem tocar no pólo. Investigando nos sinais elétricos específicos, os pesquisadores descobriram que os potenciais de acção se relacionaram precisamente à posição de uma suiça no espaço. Estes resultados sugerem esse jogo dos afferents de Merkel um bivalente no toque e no proprioception, e na integração do sensorial-motor necessária para o toque activo, O'Connor diz.

Embora estes resultados sejam particulares às suiças do rato, adverte, e seus colegas acreditam que os afferents de Merkel nos seres humanos poderiam servir uma função similar, porque muitas propriedades anatômicas e fisiológicos de afferents de Merkel parecem similares através de uma escala da espécie, incluindo ratos e seres humanos.

Além de derramar a luz em uma pergunta biológica básica, O'Connor diz, a pesquisa da sua equipe poderia igualmente eventualmente melhorar os membros e dígitos artificiais. Algumas próteses podem agora conectar com o cérebro humano, permitindo que os usuários movam-nos que usam sinais dirigidos do cérebro. Quando este movimento for um avanço enorme além das próteses estáticas tradicionais, ainda não permite o movimento suave dos membros naturais. Integrando sinaliza similar àqueles produzidos por afferents de Merkel, ele explica, os pesquisadores puderam eventualmente poder criar as próteses que podem enviar sinais sobre o toque e o proprioception ao cérebro, permitindo os movimentos aparentados aos membros nativos.

Advertisement